微生物发酵让棉籽仁 “变身”：营养升级与功能肽的新发现

为解决棉籽仁（CK）因游离棉酚限制应用的问题，研究人员开展微生物发酵研究，发现其能提升 CK 营养和风味，产生抗氧化肽。

　　棉籽，这种常见的农作物副产品，一直以来都隐藏着巨大的潜力。棉籽仁含有丰富的蛋白质和脂质，本可成为动物饲料中的优质蛋白来源，就像大豆粕和鱼粉一样，为动物的生长提供重要的营养支持。然而，棉籽仁中存在的游离棉酚（FG）却像是一颗 “定时炸弹”，限制了它在动物饲料领域的广泛应用。高含量的游离棉酚对动物毒性不小，不仅会干扰蛋白质的消化，还可能对肝脏和肾脏造成损伤，影响动物的生长发育和繁殖能力，就好比给动物的健康之路设置了重重障碍。

为了攻克这一难题，内蒙古农业大学的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在微生物发酵技术上，试图通过这种方法来降低棉籽仁中的游离棉酚含量，同时提升其营养价值，并挖掘出具有特殊功能的肽。相关研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是固态发酵（SSF）技术，以未研磨的棉籽仁为主要底物，添加玉米粉、小麦麸和发酵剂进行发酵。之后，利用高效液相色谱（HPLC）测定游离棉酚含量，采用凯氏定氮法测定粗蛋白（CP）含量，通过索氏提取法测定醚提取物（EE）含量，借助 BCA 试剂盒测定水溶性蛋白（WSP）含量。同时，使用柱前衍生化 HPLC 分析游离氨基酸组成，利用气相色谱（GC）分析游离脂肪酸组成，通过 GC-MS 分析挥发性有机化合物（VOC）。此外，运用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外 - 可见分光光度法对发酵后棉籽仁衍生肽的结构进行分析，并测定其持水能力（WHC）、持油能力（OHC）和体外抗氧化活性。

研究结果主要体现在以下几个方面：

1. 营养成分变化：微生物发酵显著降低了棉籽仁中的游离棉酚含量，从 0.12mg/kg 降至未检出水平。同时，粗蛋白、醚提取物、水溶性蛋白含量和肽得率分别显著提高了 5.11%、9.42%、40.98% 和 39.79%。这表明发酵使得棉籽仁的营养价值得到了有效提升。
2. 氨基酸和脂肪酸组成变化：研究共鉴定出 16 种游离氨基酸和 13 种游离脂肪酸。发酵后，棉籽仁中总氨基酸（TAA）、必需氨基酸（EAA）、支链氨基酸（BAA）和风味氨基酸（FAA）的含量分别增加了 114.72%、355.07%、508.40% 和 313.93%。此外，总脂肪酸（TFA）、饱和脂肪酸（SFA）、多不饱和脂肪酸（PUFA）的含量也显著增加，其中棕榈酸、油酸和亚油酸的含量分别提高了 24.31%、14.34% 和 14.25%。这些变化进一步丰富了棉籽仁的营养组成。
3. 挥发性有机化合物变化：在棉籽仁中共检测到 57 种挥发性有机化合物，发酵后，醇类、醛类、酯类、烃类和其他化合物的相对含量分别增加了 10.85 倍、8.75 倍、8.25 倍、23.21% 和 1.88 倍，而酮类的相对含量有所下降。这使得发酵后的棉籽仁具有更丰富的风味。
4. 肽的结构和功能变化：FT-IR 分析显示，发酵后棉籽仁衍生肽（FCKP）在 1640cm^-1处的峰更宽，表明其酰胺基团含量更高。UV-Vis 光谱分析表明，发酵导致蛋白质水解，使得 FCKP 的吸光度值低于未发酵棉籽仁衍生肽（UCKP）。FCKP 的持水能力和持油能力分别比 UCKP 高 7.01 倍和 22.95%，且在体外抗氧化活性测试中，FCKP 表现出更强的 DPPH 自由基清除活性、羟基自由基清除活性和还原能力。

研究结论和讨论部分指出，发酵后的棉籽仁不含游离棉酚，富含水溶性蛋白和肽，具有令人愉悦的酸性香气。其衍生肽 FCKP 具有更高的持水和持油能力，以及更强的抗氧化活性。这些结果为棉籽仁的发酵改性和功能性肽的生产提供了有价值的参考，FCK 和 FCKP 有望作为蛋白质饲料成分和天然抗氧化剂应用于动物生产中。然而，FCKP 的抗氧化分子机制尚不清楚，其抗氧化机制和构效关系仍需进一步研究。总体而言，这项研究为棉籽仁在动物饲料领域的应用开辟了新的道路，有望推动相关产业的发展。